CN113114420A - 一种动态场景下的中继通信数据传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种动态场景下的中继通信数据传输方法，属于协作通信及数据传输技术领域。所述方法，包括：计算S‑R链路及R‑D链路的平均加权距离d_A和d_B；若d_A>d_B则建立改进的一阶统计模型；否则建立改进的二阶统计模型；据σ_nd ²与σ_ne ²差及P_T ^max的大小，选择AF或DF：若基于改进的一阶统计模型，A1)在强不确定性窃听用户信道下，σ_nd ²‑σ_ne ²<‑2.5dB，选DF，否则选AF；B1)在弱不确定性窃听用户信道下，若σ_nd ²<σ_ne ²选DF，否则若P_T ^max>8dBmW选择DF，反之选AF；若基于改进的二阶统计模型，A)在强不确定性窃听用户信道下，若σ_nd ²<σ_ne ²选DF，否则选AF；B)在弱不确定性窃听用户信道下，若σ_nd ²≤σ_ne ²选DF，否则若P_T ^max>10dBmW选择DF，反之选AF。所述方法更适用于动态场景，保障获得最大保密速率的同时，极大降低复杂度。

Description

一种动态场景下的中继通信数据传输方法

技术领域

本发明涉及一种动态场景下的中继通信数据传输方法，属于协作通信及保密数据传输技术领域。

背景技术

高铁日益成为重要的交通工具之一，与公路、水运方式不同，铁路受人为及客观因素的影响都很小。高铁建设发展也十分迅速，列车运行时间近年来大大缩短，从而极大方便了百姓出行。

高铁场景的信息传输是一种特殊的协作通信技术。因为，该场景下用户分布范围是“确定的”，即沿轨道分布。然而，即使用户的分布确定，其信道质量因高速飞驰的列车，导致信道呈现具有时变及强衰落特性。此种特殊高速运动场景下，如何实现高效的信息传输，波束赋形、中继部署与协作方式显得尤为重要。

本申请致力于提升高速运动场景下，例如高铁通信系统中的信息传输有效性，该系统包含多个移动中继节点，通过选择协作方式及优化，提升信息传输的效率，得到优化的保密速率(Secrecy Rate,SR)。经仿真，在信道具有不确定性时，中继节点总功率约束的情况下与各中继节点不同传输功率约束情况下，获得的最优SR相近；因此，在本申请描述的实际场景中，仅优化总功率约束条件下的最大化SR。

发明内容

本发明的目的是克服现有基于统计模型传输存在效率低的技术缺陷，提出了一种动态场景下的中继通信数据传输方法，该方法基于改进的一阶统计和改进的二阶统计模型的不确定性，在单窃听者存在情况和总功率约束条件下，给出了AF及DF模式的选择依据以及最大保密率和最优波束赋形系数，实现了多中继条件下的高效信息传输。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案实现的。

所述数据传输方法，依托于如下定义：

定义1：S-R链路:“源用户到中继节点”之间的链路；

定义2：R-D链路:“中继节点到目的用户”之间的链路；

定义3：R-E链路:“中继节点到窃听用户”之间的链路；

定义4：σ_nd ²:目的用户处噪声等级；

定义5：σ_ne ²:窃听用户处噪声等级；

其中，σ_ne ²为NdB，N的取值范围为0到10；

定义6：α_f:“源用户到中继节点”之间链路的不确定性；

定义7：α_g:“中继节点到目的用户”之间链路的不确定性；

定义8：α_e:“中继节点到窃听用户”之间链路的不确定性；

定义9：f_i：“源用户到第i个中继节点”之间链路的信道系数；

定义10：g_i:“第i个中继节点到目的用户”之间链路的信道系数；

定义11：e_i:“第i个中继节点到窃听用户”之间链路的信道系数；

定义12：弱不确定性窃听用户信道：当R-E链路不确定性α_e大幅度低于R-D链路不确定性α_g，定义为弱不确定性窃听用户信道；

其中，大幅度低于表示小于等于10分之1；

定义13：强不确定性窃听用户信道：当R-E链路不确定性α_e大幅度高于R-D链路不确定性α_g，定义为强不确定性窃听用户信道；

其中，大幅度高于为大于等于10倍；

定义14：Relays：中继节点的数量；其中，Relays大于等于7；

所述中继通信数据传输方法，包括如下步骤：

步骤1)基于源用户、中继节点、目的用户及窃听用户之间的信道模型，计算S-R链路的平均加权距离d_A和R-D链路的平均加权距离d_B，具体为：

步骤1.1)设定当前中继节点序号为i，并初始化i为1；

步骤1.2)分别依据带宽、距离、信道质量及功率，计算源用户到当前中继节点i的加权距离dⁱ _A以及当前中继节点到目的用户的加权距离dⁱ _B,

步骤1.3)判断i是否等于Relays，若等于，跳至步骤2；否则,将i加1，跳至步骤1.2)；

步骤1.4)求得“源用户到中继节点”之间的平均加权距离d_A以及“中继节点到目的用户”之间的平均加权距离d_B；

平均加权距离d_A及d_B的计算依据距离、带宽、信道质量及功率进行系数加权，具体公式为(1)：

其中，λⁱ ₁、λⁱ ₂、λⁱ ₃和λⁱ ₄分别为当前第i个中继节点的距离dⁱ、能量Eⁱ、信道质量Cⁱ _Q以及带宽Bwⁱ的加权系数，且λⁱ ₁+λⁱ ₂+λⁱ ₃+λⁱ ₄＝1；d_A ⁱ“源用户到当前第i个中继节点”之间的距离,d_B ⁱ为“当前第i个中继节点到目的用户”之间的距离；功率Eⁱ为当前中继节点功率相对于标称功率的百分比；信道质量Cⁱ _Q为当前中继节点信道质量相对于理想信道质量的百分比；带宽Bwⁱ为当前中继节点的带宽相对于理想带宽的百分比；

步骤2)基于步骤1)计算的平均加权距离d_A和d_B，建立信道的统计模型，具体为：若d_A>d_B，S-R链路及R-D链路之间建模为改进的一阶统计模型；否则若d_A≤d_B，S-R链路及R-D链路之间建模为改进的二阶统计模型；

其中，改进的一阶统计模型为自由空间衰减与线路固定衰减的和，改进的二阶统计模型为“均值为0、方差为n”的复高斯衰落与线路固定衰减的和；

步骤3)选择最大SR的协作通信模式，具体为：

3A)若S-R链路及R-D链路之间建模为改进的一阶统计模型，考虑强或弱不确定性窃听用户信道、目的用户与窃听用户处噪声的等级关系以及中继节点总功率P_T ^max的影响，源用户到目的用户的协作通信选择DF或AF模式，具体为：

A1)判断在强不确定性窃听用户信道中传输信息，依据目的用户和窃听用户处的噪声等级关系选择DF或AF模式，具体为：

若目的用户处与窃听用户处的噪声等级差值小于-2.5dB，选择DF模式将信息从源用户经过中继节点传输到目的用户；否则选择AF模式；

B1)判断在弱不确定性窃听用户信道中传输信息，依据目的用户和窃听用户处噪声等级关系以及中继节点总功率P_T ^max选择DF或AF模式，具体为：

若目的用户处噪声等级小于窃听用户处噪声等级，选择DF模式；否则，若P_T ^max大于8dBmW时，选择DF模式协作通信，而P_T ^max小于等于8dBmW时，选择AF模式；

3B)若S-R链路及R-D链路之间建模为改进的二阶统计模型，考虑强或弱不确定性窃听用户信道、目的用户与窃听用户处噪声的等级关系以及中继节点总功率P_T ^max的影响，源用户到目的用户的协作通信选择DF或AF模式，具体为：

A2)判断在强不确定性窃听用户信道中传输信息，依据目的用户和窃听用户处噪声等级关系，选择DF或AF模式，具体为：

若目的用户处的噪声等级小于窃听用户处噪声等级，则选择DF模式；否则，选择AF模式；

B2)判断在弱不确定性窃听用户信道中传输信息，根据目的用户和窃听用户处噪声等级关系以及中继节点总功率P_T ^max选择DF或AF模式，具体为：

若目的用户处的噪声等级小于或等于窃听用户处噪声等级，则源用户经过中继节点将信息传输到目的用户的协作通信选择DF模式；否则，若P_T ^max大于10dBmW时，选择DF模式协作通信，而P_T ^max小于等于10dBmW时，选择AF模式；

步骤4)依据步骤3)选择的协作通信模式，将信息从源用户传输至目的用户；

至此，从步骤1)到步骤4)，完成了一种动态场景下的中继通信数据传输方法。

有益效果

本发明提出的一种动态场景下的中继通信数据传输方法，与现有技术相比，具有如下有益效果：

1.所述方法结合改进的一阶统计模型和二阶统计模型对通信信道建模，能够更加适用于动态场景，使得信道容量得以最大；

2.所述方法在实际环境中，只计算总功率约束条件，在保障获得最大化SR的正确性的同时，极大减低算法复杂度；

3.所述方法考虑信道不确定性、目的和窃听用户处的噪声等级以及中继节点总功率等多种影响因素，能够更加准确地获得适用于动态场景的SR性能最优的协作模式。

附图说明

图1为本发明的一种动态场景下的中继通信数据传输方法所依托的动态场景下的中继通信系统模型示意图；

图2为本发明的一种动态场景下的中继通信数据传输方法的流程图；

图3图3a为在各中继节点单独功率约束条件下AF和DF模式的最大化SR仿真结果，图3b为在中继节点总功率约束条件下AF和DF模式的最大化SR仿真结果；在中继节点数量、目的用户和窃听用户处噪声等级以及S-R链路和R-D链路不确定性都相同的环境中，中继节点总功率约束和各中继节点单独功率约束条件下获得的最大化SR情况基本相近；因此，在保障正确性的同时，为了减小算法的复杂度，仅计算总功率约束条件下的最大化SR。

图4基于改进的一阶统计模型，在强不确定性窃听用户信道中，在不同目的用户噪声等级处DF和AF模式的最大化SR仿真结果；如图所示，在中继节点数量Relays＝20、α_g＝0dB<α_e＝20dB以及σ_ne ²＝5dB的情况下，目的用户和窃听用户处的噪声等级关系为σ_nd ²-σ_ne ²＝-2.5dB时，AF和DF模式的最大化SR相近，σ_nd ²-σ_ne ²＝-2.5dB是AF和DF模式最大化SR的临界点，如果σ_nd ²-σ_ne ²<-2.5dB，DF模式的最大化SR较大，否则AF模式的最大化SR较大；因此，根据此图的仿真结果，得到步骤3)中A1)的协作通信模式选择。

图5基于该进的一阶统计模型，在弱不确定性窃听用户信道中，在不同目的用户噪声等级处DF和AF模式的最大化SR仿真结果；如图所示，在中继节点数量Relays＝20、α_g＝20dB>α_e＝0dB以及σ_ne ²＝5dB的情况下，如果目的用户和窃听用户处的噪声等级关系满足σ_nd ²<σ_ne ²,DF模式的最大化SR较大，否则，在P_T ^max＝8dBmW处AF和DF的最大化SR出现交叉；因此，根据此图的仿真结果，得到步骤3)中B1)的协作通信模式选择。

图6基于改进的二阶统计模型，在强不确定性窃听用户信道中，在不同目的用户噪声等级处DF和AF模式的最大化SR仿真结果；如图所示，在中继节点数量Relays＝20、α_g＝0dB<α_e＝20dB以及σ_ne ²＝5dB的情况下，如果目的用户和窃听用户处的噪声等级关系满足σ_nd ²<σ_ne ²,DF模式的最大化SR较大，否则,AF模式的最大化SR较大；因此，根据此图的仿真结果，得到步骤3)中A2)的协作通信模式选择。

图7基于该进的二阶统计模型，在弱不确定性窃听用户信道中，在不同目的用户噪声等级处DF和AF模式的最大化SR仿真结果；如图所示，在中继节点数量Relays＝20、α_g＝20dB>α_e＝0dB以及σ_ne ²＝5dB的情况下，如果目的用户和窃听用户处的噪声等级关系满足σ_nd ²≤σ_ne ²,DF模式的最大化SR较大，否则,在P_T ^max＝10dBmW处AF和DF的最大化SR出现交叉；因此，根据此图的仿真结果，得到步骤3)中B2)的协作通信模式选择。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明所述一种动态场景下的中继通信数据传输方法在动态环境中的具体实施进行详细阐述和说明。

实施例1

本实施例阐述了应用本发明所述的一种动态场景下的中继通信数据传输方法在高铁运行的动态环境中的具体实施。在动态场景中，手机的通信速度在70Mbps～100Mbps范围内；手机接收端的信噪比(SNR)会随着线路的衰减增大而减小；自由空间衰减是指电磁波在传输路径中的衰落，具体计算公式为：Lbf＝32.5+20lgF+20lgD；其中，Lbf(dB)表示自由空间损耗,D(km)表示手机信号的传播距离，D的取值范围为0到5；F(MHz)为手机信号的传输频率，F的取值范围为850到900。

所述方法用于本实施例中，如图1所示为高铁中继通信数据传输的协作通信模型；如图2所示为一种高铁中继通信数据传输方法的流程；如图3所示，在中继节点总功率约束和各中继节点单独功率约束的条件下，获得的最大化SR情况基本相近，因此，本实施例分析最大化SR的协作通信方案时只考虑中继节点处总功率受限的条件。

具体实施的时候，中继节点数量Relays＝20；窃听用户处的噪声等级为

S-R链路的不确定性α_f＝0dB，R-D链路的不确定性α_g＝0dB,R-E链路的不确定性α_e＝20dB；步骤如下：

步骤1)计算源用户到Relays个中继节点的平均加权距离d_A及Relays个中继节点到目的用户的平均加权距离d_B，求得d_A>d_B；

步骤2)将源用户到目的用户之间建模为改进的一阶统计模型，具体为：

其中，改进的一阶信道统计模型基于自由空间衰减与线路固定衰减的和；

步骤3)基于步骤2)，单窃听者存在条件下，分别计算DF和AF模式在中继节点总功率约束下的最大保密速率SR，具体为：

步骤3A)基于改进的一阶统计模型，总功率约束条件下DF模式传输的最大化SR，具体为：

在公式(2)中，DF模式下S-D链路和S-E链路之间的信噪比，具体为：

其中，W_DF＝[w_{1_DF},w_{2_DF},...,w_{r_DF}]^T,w_{i_DF}是DF协议下第i个中继节点R_i的复杂波束形成权，上标T和H分别代表矩阵的转置和共轭转置；v表示中继的复高斯噪声，其均值为0，方差为

n_d和n_e分别表示目的用户和窃听用户处的噪声，其功率分别为

和

I为单位矩阵；

表示中继节点发射总功率的最大值；

g＝[g₁，g₂，…，g_κ]^T，f＝[f₁，f₂，…，f_κ]^T，e＝[e₁，e₂，…，e_κ]^T；基于一阶统计模型，f_k，g_k和e_k分别为“源用户到中继节点”、“中继节点到目的用户”以及“中继节点到窃听用户”间信道参数的均值；

步骤3B)基于改进的一阶统计模型，总功率约束条件下AF模式传输的最大化SR，具体为：

在公式(4)中，AF模式下S-D和S-E之间的信噪比可分别表示为：

其中，W_AF＝[W_{1_AF},W_{2_AF},...,W_{r_AF}],w_{i_AF}是AF模式下第i个中继节点R_i的复杂波束形成权，上标T和H分别代表矩阵的转置和共轭转置；

g＝[g₁，g₂，…，g_κ]^T，f＝[f₁，f₂，…，f_κ]^T，e＝[e₁，e₂，…，e_κ]^T；基于一阶统计模型，f_k，g_k和e_k分别为“源用户到中继节点”、“中继节点到目的用户”以及“中继节点到窃听用户”间信道参数的均值；

⊙表示schurhadamard乘积；

表示次优波束赋形权重，具体为：

步骤4)基于步骤3)，源用户到目的用户的信息传输模式，具体为：

此时，测量目的用户处噪声等级大约为σ_nd ²＝10.3dB，满足σ_nd ²-σ_ne ²>-2.5dB的条件，则源用户经过中继节点将信息传输到目的用户的协作通信选择AF模式。

实施例2

本实施例阐述了应用本发明所述的一种动态场景下的中继通信数据传输方法在高铁运行的动态环境中的具体实施。在动态场景中，手机的通信速度在70Mbps～100Mbps范围内；手机接收端的信噪比(SNR)会随着线路的衰减增大而减小；自由空间衰减是指电磁波在传输路径中的衰落，具体计算公式为：Lbf＝32.5+20lgF+20lgD；其中，Lbf(dB)表示自由空间损耗，D(km)表示手机信号的传播距离，D的取值范围为0到5；F(MHz)为手机信号的传输频率，F的取值范围为850到900。

本发明所述方法用于本实施例中，如图1所示为高铁中继通信数据传输的协作通信模型；如图2所示为一种高铁中继通信数据传输方法的流程；如图3所示，在中继节点总功率约束和各中继节点单独功率约束的情况下，获得的最大化SR基本相同，因此，本实施例分析最大化SR的协作通信方案时只考虑中继节点处总功率受限的条件。

具体实施的时候，中继节点数量Relays＝20；窃听用户处的噪声等级为

S-R链路的不确定性α_f＝0dB，R-D链路的不确定性α_g＝20dB,R-E链路的不确定性α_e＝0dB；步骤如下：

步骤1)计算源用户到Relays个中继节点的平均加权距离d_A及Relays个中继节点到目的用户的平均加权距离d_B，求得d_A>d_B；

步骤2)将源用户到目的用户之间建模为改进的一阶统计模型，具体为：

其中，改进的一阶信道统计模型基于自由空间衰减与线路固定衰减的和；

步骤3)基于改进的一阶信道统计模型的DF模式下最大化SR计算公式(2)和AF模式下最大化SR计算公式(4)，计算DF和AF模式的最大化SR；

步骤4)基于步骤3)，将源用户到目的用户的传输模式，具体为：

此时，测量目的用户处噪声等级大约为σ_nd ²＝14.9dB且中继节点总功率大约为P_T ^max＝13.4dBmW，满足σ_nd ²>σ_ne ²且P_T ^max>8dBmW的条件；则源用户经过中继节点将信息传输到目的用户的协作通信选择DF模式。

实施例3

本实施例阐述了应用本发明所述的一种动态场景下的中继通信数据传输方法在高铁运行的动态环境中的具体实施在动态场景中，手机的通信速度在70Mbps～100Mbps范围内；手机接收端的信噪比(SNR)会随着线路的衰减增大而减小；自由空间衰减是指电磁波在传输路径中的衰落，具体计算公式为：Lbf＝32.5+20lgF+20lgD；其中，Lbf(dB)表示自由空间损耗，D(km)表示手机信号的传播距离，D的取值范围为0到5；F(MHz)为手机信号的传输频率，F的取值范围为850到900。

本发明所述方法用于本实施例中，如图1所示为高铁中继通信数据传输的协作通信模型；如图2所示为一种高铁中继通信数据传输方法的流程；如图3所示，在中继节点总功率约束和各中继节点单独功率约束的情况下，获得的最大化SR基本相同，因此，本实施例分析最大化SR的协作通信方案时只考虑中继节点处总功率受限的条件。

具体实施的时候，步骤如下，其中：中继节点数量Relays＝20；窃听用户处的噪声等级为

S-R链路的不确定性α_f＝0dB，R-D链路的不确定性α_g＝0dB,R-E链路的不确定性α_e＝20dB；步骤如下：

步骤1)计算源用户到Relays个中继节点的平均加权距离d_A及Relays个中继节点到目的用户的平均加权距离d_B，求得d_A<d_B；

步骤2)将源用户到目的用户之间建模为改进的二阶统计模型，具体为：

其中，取改进的二阶统计模型为“均值为0、方差为

”的复高斯衰落与线路固定衰减的和；

步骤3)基于步骤2)，单窃听者存在条件下，分别计算DF和AF模式在中继节点总功率约束下的最大保密速率SR，计算公式分别为：

步骤3A)基于改进的二阶统计模型，总功率约束条件下DF模式传输的最大化SR，具体为：

其中，基于二阶统计模型，f_k、g_k和e_k分别为“源用户到中继节点”、“中继节点到目的用户”以及“中继节点到窃听用户”间信道参数的方差；

步骤3B)基于改进的二阶统计模型，总功率约束条件下AF模式传输的最大SR，具体为：

其中，基于二阶统计模型，f_k、g_k和e_k分别为“源用户到中继节点”、“中继节点到目的用户”以及“中继节点到窃听用户”间信道参数的方差；

步骤4)基于步骤3)，将源用户到目的用户的传输模式，具体为：

此时，测量目的用户的噪声等级大约为σ_nd ²＝0.09dB，满足σ_nd ²<σ_ne ²的条件；则源用户经过中继节点将信息传输到目的用户的协作通信选择DF模式。

实施例4

本实施例阐述了应用本发明所述的一种动态场景下的中继通信数据传输方法在高铁运行的动态环境中的具体实施。在动态场景中，手机的通信速度在70Mbps～100Mbps范围内；手机接收端的信噪比(SNR)会随着线路的衰减增大而减小；自由空间衰减是指电磁波在传输路径中的衰落，具体计算公式为：Lbf＝32.5+20lgF+20lgD；其中，Lbf(dB)表示自由空间损耗,D(km)表示数据传播的距离，D的取值范围为0到5；F(MHz)为手机信号的传输频率，F的取值范围为850到900。

本发明所述方法用于本实施例中，如图1所示为高铁中继通信数据传输的协作通信模型；如图2所示为一种高铁中继通信数据传输方法的流程；如图3所示，在中继节点总功率约束和各中继节点单独功率约束的情况下，获得的最大化SR基本相同，因此，本实施例分析最大化SR的协作通信方案时只考虑中继节点处总功率受限的条件。

具体实施的时候，步骤如下，其中：中继节点数量Relays＝20；窃听用户处的噪声等级为

S-R链路的不确定性α_f＝0dB，R-D链路的不确定性α_g＝20dB,R-E链路的不确定性α_e＝0dB。

步骤1)计算源用户到Relays个中继节点的平均加权距离d_A及Relays个中继节点到目的用户的平均加权距离d_B，求得d_A<d_B；

步骤2)将源用户到目的用户之间建模为改进的二阶统计模型，具体为：

其中，取改进的二阶统计模型为“均值为0、方差为

”的复高斯衰落与线路固定衰减的和；

步骤3)基于改进的二阶信道统计模型的DF模式下最大化SR计算公式(7)和AF模式下最大化SR计算公式(8)，计算DF和AF模式的最大化SR；

步骤4)基于步骤3)，将源用户到目的用户的传输模式，具体为：

此时，测量目的用户的噪声等级大约为σ_nd ²＝10.03dB且中继节点总功率大约为P_T ^max＝6.19dBmW，满足σ_nd ²>σ_ne ²且P_T ^max<10dBmW的条件；则源用户经过中继节点将信息传输到目的用户的协作通信选择AF模式。

以上所述为本发明的较佳实施例而已，本发明不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种动态场景下的中继通信数据传输方法，其特征在于：依托于如下定义：

定义1：S-R链路:“源用户到中继节点”之间的链路；

定义2：R-D链路:“中继节点到目的用户”之间的链路；

定义3：R-E链路:“中继节点到窃听用户”之间的链路；

定义4：σ_nd ²:目的用户处噪声等级；

定义5：σ_ne ²:窃听用户处噪声等级；

定义6：α_f:“源用户到中继节点”之间链路的不确定性；

定义7：α_g:“中继节点到目的用户”之间链路的不确定性；

定义8：α_e:“中继节点到窃听用户”之间链路的不确定性；

定义9：f_i：“源用户到第i个中继节点”之间链路的信道系数；

定义10：g_i:“第i个中继节点到目的用户”之间链路的信道系数；

定义11：e_i:“第i个中继节点到窃听用户”之间链路的信道系数；

定义12：弱不确定性窃听用户信道：当R-E链路不确定性α_e大幅度低于R-D链路不确定性α_g，定义为弱不确定性窃听用户信道；

定义13：强不确定性窃听用户信道：当R-E链路不确定性α_e大幅度高于R-D链路不确定性α_g，定义为强不确定性窃听用户信道；

定义14：Relays：中继节点的数量；

所述数据传输方法，包括如下步骤：

步骤1)基于源节点、中继节点、目的用户及窃听用户之间的信道模型，计算S-R链路的平均加权距离d_A和R-D链路的平均加权距离d_B；

平均加权距离d_A及d_B的计算依据距离、带宽、信道质量及功率进行系数加权，具体公式为(1)：

其中，λⁱ ₁、λⁱ ₂、λⁱ ₃和λⁱ ₄分别为当前第i个中继节点的距离dⁱ、能量Eⁱ、信道质量Cⁱ _Q以及带宽Bwⁱ的加权系数，且λⁱ ₁+λⁱ ₂+λⁱ ₃+λⁱ ₄＝1；d_A ⁱ“源用户到当前第i个中继节点”之间的距离,d_B ⁱ为“当前第i个中继节点到目的用户”之间的距离；功率Eⁱ为当前中继节点功率相对于标称功率的百分比；信道质量Cⁱ _Q为当前中继节点信道质量相对于理想信道质量的百分比；带宽Bwⁱ为当前中继节点的带宽相对于理想带宽的百分比；

步骤2)基于步骤1)计算的平均加权距离d_A和d_B，建立信道的统计模型，具体为：若d_A>d_B，S-R链路及R-D链路之间建模为改进的一阶统计模型；否则若d_A≤d_B，S-R链路及R-D链路之间建模为改进的二阶统计模型；

步骤3)选择最大SR的协作通信模式，具体为：

3A)若S-R链路及R-D链路之间建模为改进的一阶统计模型，考虑强或弱不确定性窃听用户信道、目的用户与窃听用户处噪声的等级关系以及中继用户总功率P_T ^max的影响，源用户到目的用户的协作通信选择DF或AF模式,具体为：

A1)判断在强不确定性窃听用户信道中传输信息，依据目的用户和窃听用户处的噪声等级关系选择DF或AF模式，具体为：

若目的用户处与窃听用户处的噪声等级差值小于-2.5dB，选择DF模式将信息从源用户经过中继节点传输到目的用户；否则选择AF模式；

B1)判断在弱不确定性窃听用户信道中传输信息，依据目的用户和窃听用户处噪声等级关系以及中继节点总功率P_T ^max选择DF或AF模式，具体为：

若目的用户处噪声等级小于窃听用户处噪声等级，选择DF模式；否则，若P_T ^max大于8dBmW时，选择DF模式协作通信，而P_T ^max小于等于8dBmW时，选择AF模式；

3B)若S-R链路及R-D链路之间建模为改进的二阶统计模型，考虑强或弱不确定性窃听用户信道、目的用户与窃听用户处噪声的等级关系以及中继用户总功率P_T ^max的影响，源用户到目的用户的协作通信选择DF或AF模式，具体为：

A2)判断在强不确定性窃听用户信道中传输信息，依据目的用户和窃听用户处的噪声等级关系选择DF或AF模式，具体为：

若目的用户处的噪声等级小于窃听用户处噪声等级，则选择DF模式；否则，选择AF模式；

B2)判断在弱不确定性窃听用户信道中传输信息，根据目的用户和窃听用户处噪声等级关系以及中继节点总功率P_T ^max选择DF或AF模式，具体为：

若目的用户处的噪声等级小于或等于窃听用户处噪声等级，则源用户经过中继节点将信息传输到目的用户的协作通信选择DF模式；否则，若P_T ^max大于10dBmW时，选择DF模式协作通信，P_T ^max小于等于10dBmW时，选择AF模式；

步骤4)依据步骤3)选择的协作通信模式，将信息从源用户传输至目的用户。

2.根据权利要求1所述的一种动态场景下的中继通信数据传输方法，其特征在于：σ_ne ²为NdB，N的取值范围为0到10。

3.根据权利要求2所述的一种动态场景下的中继通信数据传输方法，其特征在于：大幅度低于表示小于等于10分之1。

4.根据权利要求3所述的一种动态场景下的中继通信数据传输方法，其特征在于：大幅度高于为大于等于10倍。

5.根据权利要求4所述的一种动态场景下的中继通信数据传输方法，其特征在于：Relays大于等于7。

6.根据权利要求5所述的一种动态场景下的中继通信数据传输方法，其特征在于：步骤1)具体为：

步骤1.1)设定当前中继节点序号为i，并初始化i为1；

步骤1.2)分别依据带宽、距离、信道质量及功率，计算源用户到当前中继节点i的加权距离dⁱ _A以及当前中继节点到目的用户的加权距离dⁱ _B,

步骤1.3)判断i是否等于Relays，若等于，跳至步骤2；否则,将i加1，跳至步骤1.2)；

步骤1.4)求得“源用户到中继节点”之间的平均加权距离d_A以及“中继节点到目的用户”之间的平均加权距离d_B。

7.根据权利要求6所述的一种动态场景下的中继通信数据传输方法，其特征在于：改进的一阶统计模型为自由空间衰减与线路固定衰减的和。

8.根据权利要求7所述的一种动态场景下的中继通信数据传输方法，其特征在于：改进的二阶统计模型为“均值为0、方差为n”的复高斯衰落与线路固定衰减的和。

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